基于紅外遙控的大功率LED照明系統設計

　　與現行白熾燈、熒光燈等照明設備相比，白光LED 具有發(fā)熱低、耗電量少（白熾燈的1/8,熒光燈的1/2）、壽命長(cháng)（數萬(wàn)小時(shí)以上，為熒光燈的10 倍）、體積小、無(wú)污染、反應速度快、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，是被業(yè)界看好在未來(lái)可替代傳統照明器具的一大潛力產(chǎn)品。

　　同時(shí)，考慮到目前部分照明產(chǎn)品缺少亮度調節、紅外遙控等功能，無(wú)法滿(mǎn)足現代照明的實(shí)際需求。因此，本文設計了一種以AT89S51 單片機為核心的可紅外遙控大功率白光LED 照明系統，其采用PT4115 大功率LED 恒流驅動(dòng)方案與紅外遙控技術(shù)，通過(guò)對一款基于TC9012紅外遙控器的按鍵編碼識別與解碼處理，可紅外遙控實(shí)現對LED 光源的多級PWM 調光功能。本設計在實(shí)現高效節能的同時(shí)，也為實(shí)際照明應用提供了極大的便捷。

　　1、系統結構與功能本照明系統以AT89S51 單片機為主控芯片，選用3 只3W 大功率白光LED 為光源，采用PT4115 芯片實(shí)現LED 恒流驅動(dòng)系統，紅外遙控系統則由TC9012 遙控發(fā)射器與HS0038紅外接收器構成。系統結構框圖如圖1 所示。

　　本系統以一款采用TC9012 芯片的家用遙控器作為紅外發(fā)射單元，其使用普遍，價(jià)格低廉，且發(fā)射編碼多，可控制實(shí)現對LED 光源亮度的多級調節；紅外接收器由HS0038 構成，它是集成有紅外接收頭、放大、解調和整形電路的一體化部件，可輸出讓單片機識別的TTL信號；紅外遙控信息處理則由單片機AT89S51 實(shí)現，其主要完成對遙控器發(fā)出的紅外編碼進(jìn)行識別與解碼，然后根據解碼結果產(chǎn)生遙控器鍵值所對應的PWM 調光信號，從而控制PT4115 恒流驅動(dòng)系統實(shí)現LED 多級調光功能。

　　2、系統原理

　　2.1 PWM 調光原理從 LED 伏安特性及數學(xué)模型可知，LED 在正向導通后其正向電壓的細小變動(dòng)將引起LED 電流的較大波動(dòng)，并且環(huán)境溫度、LED 老化等因素也將影響LED 的電氣特性，若LED電流失控，LED 長(cháng)期工作在大電流下將嚴重影響其可靠性和使用壽命。而LED 的光輸出直接與LED 電流有關(guān)，所以L(fǎng)ED 驅動(dòng)電路在輸入電壓和環(huán)境溫度等因素發(fā)生變動(dòng)的情況下宜采用恒流驅動(dòng)方式。

　　在實(shí)際應用中，LED 調節亮度一般采用兩種方法，即模擬調光或PWM 調光。模擬調光與PWM 調光對比如圖2 所示。模擬調光是通過(guò)改變流過(guò)LED 電流的大小來(lái)調整光效的，除了亮度會(huì )改變以外，也會(huì )影響LED 的光效質(zhì)量，即電流變化必然導致LED 的色度偏差。

　　PWM 基本原理是保持LED 正向導通電流恒定，而通過(guò)控制電流導通和關(guān)斷的時(shí)間比例，可以實(shí)現從0 到100%范圍的亮度調節。PWM 調光的優(yōu)勢是LED 正向導通的電流一直是恒定的，LED 的色度就不會(huì )像模擬調光一樣會(huì )變化；在精確控制LED 的亮度的同時(shí)，也保證LED 發(fā)光的色度。

　　為了避免人眼能夠看到LED 的導通和關(guān)斷，而感覺(jué)到燈光閃爍，PWM 調光的頻率要高于100Hz,由于人眼的視覺(jué)殘留效應，眼睛就會(huì )對導通和關(guān)斷時(shí)間內的亮度進(jìn)行平均，僅僅看到由PWM占空比決定的有效亮度。對于PWM調光頻率設置在軟件設計時(shí)應予以注意。